La clé de la sécurité LiDAR
La sécurité est le mot d’ordre pour la conduite assistée et entièrement autonome
Le LiDAR (light detection and ranging) est l’une des principales technologies permettant la conduite autonome. Il utilise des lasers sans danger pour les yeux pour scanner l’environnement du véhicule à des distances pouvant dépasser 250 mètres. À mesure que les photodiodes recueillent des signaux, des processeurs haute puissance créent en temps réel une image de l’environnement en nuage de points 3D haute résolution. Dans de nombreux systèmes, les technologies de caméra et de radar améliorent les détails du nuage de points et fournissent la redondance essentielle nécessaire pour les niveaux supérieurs de conduite autonome (niveau 3 et au-delà), qui comprennent l’automatisation complète des fonctions de conduite dans toutes les conditions.
Les capteurs LiDAR du système recueillent des données et créent en temps réel une carte de l’environnement en nuage de points 3D haute résolution
Une conduite autonome sécurisée nécessite des signaux LiDAR précis
Si des progrès considérables ont été réalisés dans la mise au point de systèmes de conduite autonome toujours sûrs et fiables, il reste encore quelques points à améliorer. L’un des problèmes est la qualité de la transmission des signaux optiques dans les systèmes LiDAR. Le défi réside dans le fait que les capteurs LiDAR doivent être extrêmement précis, mais qu’ils sont principalement installés à l’extérieur des véhicules. Les capteurs sont donc exposés à des conditions difficiles, telles que des températures extrêmes, une humidité élevée, des rayons UV, ainsi qu’à des chocs et des vibrations accrus. Ces risques peuvent endommager ou même détruire les composants internes sensibles du système, notamment les diodes laser, les miroirs MEMS et les photodiodes de réception des signaux.
De nombreux développeurs craignent surtout l’infiltration d’humidité. Si une goutte d’eau atterrit sur des composants essentiels et sensibles, comme les émetteurs laser, les lentilles ou les miroirs galvo, cela peut entraîner une réduction significative des performances, créer un angle mort, voire provoquer une défaillance catastrophique du capteur. Dans une voiture à conduite autonome, cela pourrait conduire à des erreurs de fonctionnement, voire à des accidents de la circulation, deux risques de sécurité potentiellement mortels.
Des composants de conditionnement de haute qualité sont essentiels pour des signaux optiques précis
En raison des conditions difficiles des environnements de conduite et des exigences extrêmes en matière de performances optiques, les composants LiDAR sensibles doivent être conditionnés de manière fiable et étanche au vide. De plus, la sécurité, la fiabilité et la durabilité absolues sont essentielles pour que la technologie LiDAR soit intégrée dans les applications automobiles de masse. Les boîtiers des capteurs LiDAR doivent permettre une transmission stable et hautement performante des signaux optiques, non seulement pendant quelques heures ou quelques jours, mais aussi de manière constante pendant de nombreuses années.
Choisir la bonne technologie de conditionnement est essentiel pour les applications automobiles
En matière de conditionnement hermétique des capteurs, il existe différents types de technologies. Le scellement verre-métal, abrégé GTMS, est l’une des technologies les plus courantes et les plus performantes pour le conditionnement des capteurs automobiles et optoélectroniques dans les environnements difficiles. Les conditionnements hermétiques utilisant la technologie GTMS encapsulent entièrement les composants des capteurs dans des matériaux inorganiques. Les composants des boîtiers métalliques sont associés à des conducteurs électriques utilisant des verres techniques et des brasures métalliques pour fournir une protection imperméable et pratiquement inaltérable autour d’un composant ou d’un capteur entier. Les gaz et l’humidité ne peuvent pas pénétrer à travers le scellement en verre, ce qui permet de maintenir des niveaux d’herméticité élevés de manière quasi permanente. En comparaison, les matériaux de scellement non hermétiques, tels que les polymères, vieillissent naturellement au fil du temps et ne peuvent pas maintenir un environnement véritablement hermétique.Grâce à la technologie de scellement verre-métal, des fenêtres optiques peuvent être ajoutées pour fournir un chemin optique à travers les parois du capteur. Une variété de fenêtres en verre de haute qualité est disponible pour fournir la meilleure transmission pour votre combinaison de matériaux et votre longueur d’onde. Les revêtements des filtres passe-bande et passe-haut réduisent le bruit optique afin d’augmenter le rapport signal/bruit.
Boîtiers scellés verre-métal pour sources lumineuses
Boîtiers scellés verre-métal pour miroirs MEMS
Les scellements verre-métal offrent une robustesse exceptionnelle
En ce qui concerne les scellements verre-métal, il est important de choisir la bonne combinaison de verre spécial et de métal. Il est essentiel que les deux matériaux aient des coefficients de dilatation thermique (CTE) appropriés, car le verre et le métal se dilatent ou se rétractent différemment au cours du processus de scellement. Une combinaison soigneusement sélectionnée permet également de coller les matériaux directement entre eux sans utiliser de matériaux de liaison supplémentaires. Une fois scellé, le boîtier verre-métal qui en résulte peut résister de manière durable aux pressions et aux variations de température les plus extrêmes rencontrées par les véhicules.
La conception type des broches d’un boîtier GTMS, également appelée conception à trous traversants, permet au boîtier du capteur d’être étroitement connecté à une carte de circuit imprimé. Les broches de contact électrique peuvent être insérées et solidement fixées sur la carte de circuit imprimé à l’aide d’une brasure, ce qui rend l’assemblage très résistant aux chocs et aux vibrations. De plus, les boîtiers GTMS peuvent être conçus sous la forme d’un dispositif de montage en surface (SMD). Cette forme présente des broches courtes qui peuvent être utilisées pour l’assemblage « pick-and-place » avec les techniques d’assemblage des cartes de circuits imprimés standard de l’industrie.
Le bon partenaire en matière de conditionnement peut vous accompagner tout au long de votre parcours de développement
Un certain nombre de technologies de capteurs LiDAR sont actuellement en concurrence dans ce nouveau domaine. Il s’agit notamment de capteurs rotatifs, de scanners MEMS, de réseaux de semi-conducteurs et de systèmes photoniques. Bien que les exigences en matière de conditionnement des capteurs LiDAR diffèrent selon les technologies et les clients, les fabricants de systèmes LiDAR ont tous besoin d’un partenaire qui maîtrise le conditionnement électronique de haute fiabilité, qui dispose de capabilités avancées et qui soit expérimenté dans les méthodes de l’industrie automobile. Ce partenaire de confiance doit être capable de soutenir chaque étape du développement, de la recherche et du prototypage à la production en série, avec une qualité élevée et constante.
Eric Lateltin
Sales Director